机械设计装备设计

1、机械制造装备设计课 程 设 计 姓 名： 班 级： 学 号： 指导老师 2013年11月19日原始数据工件最大回转直径(mm)最高转速( )最低转速( )电机功率P（kW）标准公21.26参数的拟定：变速级数的确定计算标准公比 确定级数所以为8级传动主电机的选择合理的确定电机功率，使机床既能充分发挥其使用性能，满足生产需要，又不致使电机经常轻载而降低功率因素。已知电动机的功率是2.2KW，根据车床设计手册附录表2选Y100L1-4，额定功率2.2KW，满载转速1430r/min，最大额定转矩2.3N/m。传动设计主传动方案拟定 传动方案和形式与结构的复杂程度密切相关，

2、和工作性能也有关系。因此，确定传动方案和形式，要从结构、工艺、性能及经济等方面统一考虑。显然，可能的方案有很多，优化的方案也因条件而异。此次设计中，我们采用集中传动形式的主轴变速箱。确定传动组及各传动组中传动副的数目级数为Z的传动系统由若干个顺序的传动组组成，各传动组分别有、个传动副。计算标准公比 确定级数z由表2-5查得转速组：500r/min、630r/min、800r/min、1000r/min、1250r/min、1600r/min、2000r/min、2500r/min传动结构式，各传动副的传动比，齿轮齿数的确定及转速图根据主变速传动系设计一般原则：a.传动副前多后少原则b.传动顺序

3、与扩大顺序相一致的原则c.变速组的降速要前慢后快，中间轴的转速不宜超过电动机转速确定结构式轴I和轴II之间的变速组为二个传动副，轴II和轴III之间的变速组为二个传动副，轴III和主轴之间的变速组为二个传动副。变速组a： 40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、7641、43、45、50、52、54、56、59、61、63、65、66、68、70、72、74、75、77、79取二对传动副的齿数和为70，则： 变速组b： 40、42、44、46、48、50、52、54、56、58、60、62、64、66、68、70、72、74、

4、7641、44、48、49、52、54、57、59、60、62、64、67、69、70、72、73、75、77、78取二对传动副的齿数和为72，则：变速组C：41、43、45、50、52、54、56、59、61、63、65、66、68、70、72、74、75、77、79 42、45、48、51、54、57、63、66、69、72、75、78、81、84、87取两对传动副的齿数和为72，则： 由此可得各变速组齿轮数 据此可画出转速图：三角带传动的计算三角带传动中，轴间距A可以加大。由于是摩擦传递，带与轮槽间会有打滑，宜可缓和冲击及隔离振动，使传动平稳。带轮结构简单，但尺寸大，机床中常用作电机输出

5、轴的定比传动。(1)选择三角带的型号 根据公式：P=.P=1.1*2.2=2.42 式中P-电动机额定功率，-工作情况系数 查机械设计图8-8因此选择A型带，尺寸参数为B=80mm，=11mm，h=10，。(2)确定带轮的计算直径，按照任务书得要求，选择普通V带。根据PC=2.2KW，查图确定选用A型普通V带（1）确定小带轮基准直径根据图推荐，小带轮选用直径范围为80100mm，选择dd1=90mm。（2）验算带速v =6.79m/s5m/sv25m/s,带速合适。（3） 计算大带轮直径取i=1.61dd2= i dd1=1.61*90=145mm根据GB/T 13575.1-9规定，选取dd

6、2=140mm所以确定小轮直径为100mm，大轮直径为140mm(3)确定三角带速度按公式v =6.73m/s (4)初定中心距带轮的中心距，通常根据机床的总体布局初步选定，一般可在下列范围内选取： 根据经验公式得238a0680， 根据总体布局，取ao=500mm (5)三角带的计算基准长度 根据几何关系计算带长得 =1362由机械设计表8-2， 根据标准手册，圆整到标准的计算长度 取Ld =1600mm。(6)验算三角带的挠曲次数 ，符合要求。 (7)确定实际中心距=519mm(8)验算小带轮包角，主动轮上包角合适。计算带的根数 z1).计算单根V带的额定功率Pr 求得Pr=1.33KW2

7、) .计算V带的根数z。3) 取3根带。验算转速误差最低转速最高转速据此可画出传动系统图：2. 动力设计齿轮的计算：齿轮模数的计算式中：按接触疲劳强度计算的齿轮模数mm；驱动电机功率KW；该传动轴的计算转速i大齿轮齿数与小齿轮齿数之比i1；小齿轮齿数；齿宽系数，（B为齿宽，m为模数），610；许用接触应力MPa，查表26。(1)- 齿轮弯曲疲劳的计算： 取m4(2) -齿轮弯曲疲劳的计算：3.6 取m4 (3)- 齿轮弯曲疲劳的计算： 4.2 取m5 (4)标准齿轮：从机械原理 表10-2查得以下公式齿顶圆 齿根圆 分度圆 齿顶高 齿根高 齿轮尺寸表齿轮齿数z模数m分度圆d齿顶圆齿根圆齿顶高齿

8、根高12541001089445225410010894453224889682454284112120106455274108116102456274108116102457214849278458334132140126459375185195177.556.2510235115125107.556.2511235115125107.556.2512375185195177.556.25由公式得：第一套啮合齿轮 第二套啮合齿轮 第三套啮合齿轮 一对啮合齿轮，为了防止大小齿轮因装配误差产生轴向错位时导致啮合齿宽减小而增大轮齿的载荷，设计上，应主动轮比小齿轮齿宽大所以 根据传动方案，选用直齿圆

9、柱齿轮传动,依据机械设计手册，按齿面接触强度和齿根弯曲强度设计，得模数m=3mm,三组变速组中传动副的齿数已确定，因此根据 即可确定每个齿轮的分度圆直径，两啮合齿轮的中心距及齿轮的宽度。 带轮的设计查机械设计，当。D是轴承外径，查机械零件手册确定选用深沟球轴承6211，d=55mm,D=100mm。带轮内孔尺寸是轴承外径尺寸112mm。查机械设计确定参数得： 带轮宽度： 分度圆直径：， ， 齿轮强度校核：计算公式：弯曲疲劳强度;接触疲劳强度传动轴的估算 传动轴除应满足强度要求外，还应满足刚度的要求，强度要求保证轴在反复载荷和扭载荷作用下不发生疲劳破坏。机床主传动系统精度要求较高，不允许有较大变

10、形。因此疲劳强度一般不失是主要矛盾，除了载荷很大的情况外，可以不必验算轴的强度。刚度要求保证轴在载荷下不至发生过大的变形。因此，必须保证传动轴有足够的刚度。 轴几何尺寸的设计计算 按照扭转强度初步设计轴的最小直径主动轴=c=115=27.56从动轴=c=115=49.4考虑键槽=27.561.05=28.938考虑键槽=49.41.05=51.87选取标准直径=29选取标准直径=52轴的结构设计根据轴上零件的定位、装拆方便的需要，同时考虑到强度的原则，主动轴和从动轴均设计为阶梯轴。轴的强度校核已知：分度圆d=430mm,转矩=734875Nm,轴向力=tan=852.2N圆周力=2/d=341

11、8N 径向力=tan/cos=1282.13N.因为两轴承对称分布，所以 mm mm1.水平面支反力1628.5N1789.4N2.垂直面支反力 2766.46N 1484.33N计算轴的弯矩=142853 =94156 由图表查得，=60a d10=0.058MPa则强度足够主轴基本参数的确定 轴承的选择为了安装方便I轴上传动件的外径均小于箱体左侧支承孔直径并采用0000型向心球轴承为了便于装配和轴承间隙II III IV轴均采用乐2700E型圆锥滚子轴承。V轴上的齿轮受力小线速度较低采用了衬套式滚动轴承。滚动轴承均采用E级精度。 主轴支承跨距L的确定一般最佳跨距 ，考虑到结构以及支承刚度因

12、磨损会不断降低，应取跨距L比最佳支承跨距大一些，再考虑到结构需要，这里取L=600mm。主轴前端悬伸量的选择主轴前端悬伸量a是指主轴定位基面至前支承径向反力的作用点之间的距离。在满足刚度要求的前提下，应尽量减少a值，以提高主轴的刚度。初步确定a=D1=108mm。轴颈直径 查机械装备设计,床身的最大加工直径为最大回转直径的百分之六十，选择D1=108mm后支承轴颈为D2=（0.70.85）D1=7692mm，取D2=80mm。主轴内径d小于0.550.6D，其中D为主轴的平均直径：D=（D1+D2）/2=94mm。支撑跨距及悬伸长度为了提高刚度，应尽量缩短主轴的外伸长度。选择适当的支撑跨距，一

13、般推荐取： =35，跨距小时，轴承变形对轴端变形的影响大。所以，轴承刚度小时，应选大值，轴刚度差时，则取小值，则L=600mm主轴刚度的校核机床主轴为空心轴，由力学知识可知，外径为D内径为d的空心轴惯性矩为： ，故选主轴材料为45号钢，其弹性模量为轴承的选择 主轴前端选择双列短圆柱滚子轴承，后端选择圆锥滚子轴承和推理轴承。支承的刚度 主轴最大输出扭矩： 床身上得最大加工直径为最大回转直径的60%，即，故半径r为0.084m， ，故总切削力为：估算时，先取，即的初值为600mm。前后支承的支反力和分别为： ；， 间隙为0时，轴承的径向位移为，根据轴承计算公式：mm设有5mm的预紧量时的位移。相对

14、过盈量， 查得向心滚子轴承和推力轴承的弹性系数为：。实际位移量为：（1）主轴前颈直径D1的选取，D1一般按机床类型，主轴传递的功率或最大加工直径的60%，参考表3-1选取。车床和铣床后颈的直径D2=（0.70.85）D1.。（2）主轴内孔d的确定，卧式车床的主轴孔径d通常不小于主轴平均直径的55%60%。由上述条件可求出： D1=180*60%=108mm D2=75.691.8 取D2=80mm D=(108+80)/2=94 d=51.756.7 取d=60mm 由以上数据画主轴简图3.结构设计结构设计的内容、技术要求和方案设计主轴变速箱的结构包括传动件（传动轴、轴承、带轮、齿轮、离合器和

15、制动器等）、主轴组件、操纵机构、润滑密封系统和箱体及其联结件的结构设计与布置，用一张展开图和若干张横截面图表示。课程设计由于时间的限制，一般只画展开图。主轴变速箱是机床的重要部件。设计时除考虑一般机械传动的有关要求外，着重考虑以下几个方面的问题。精度方面的要求，刚度和抗震性的要求，传动效率要求，主轴前轴承处温度和温升的控制，结构工艺性，操作方便、安全、可靠原则，遵循标准化和通用化的原则。主轴变速箱结构设计时整个机床设计的重点，由于结构复杂，设计中不可避免要经过反复思考和多次修改。在正式画图前应该先画草图。展开图及其布置展开图就是按照传动轴传递运动的先后顺序，假想将各轴沿其轴线剖开并将这些剖切面平整展开在同一个平面上。I轴上